Đồ án thiết kế thang máy

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................ i
MỤC LỤC..................................................................................................................... ii
Chương 1: ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI THANG MÁY....................................- 1 1.1 Tổng quan về thang máy:................................................................................- 1 1.2 Phân loại thang máy:.......................................................................................- 3 1.2.1 Phân loại thang máy theo công dụng:.......................................................- 3 1.2.2 Phân loại thang máy theo phương pháp dẫn động:...................................- 3 1.2.3 Theo vị trí đặt bộ tời:................................................................................- 5 1.2.4 Theo hệ thống vận hành:..........................................................................- 5 1.2.5 Theo các thông số cơ bản:........................................................................- 6 1.2.6 Theo kết cấu các cụm cơ bản:...................................................................- 6 1.2.7 Theo vị trí của cabin và đối trọng giếng thang:........................................- 8 1.2.8 Theo quỹ đạo di chuyển của cabin:..........................................................- 9 1.3 Lựa chọn phương án thiết kế:..........................................................................- 9 1.3.1 Đặc tính kỹ thuật của thang máy:.............................................................- 9 1.3.2 Phân tích các phương án và chọn lựa phương án thiết kế:........................- 9 Chương 2:
KẾT CẤU CABIN VÀ ĐỐI TRỌNG.........................................- 12 A - CABIN..........................................................................................................- 12 2.1 Kết cấu cabin:................................................................................................- 12 2.1.1 Kết cấu cabin:.........................................................................................- 12 2.1.2 Xác định kích thước cabin::....................................................................- 13 2.2 Tính khối lượng khung cabin:.......................................................................- 13 2.3 Các trường hợp chịu lực khung cabin:...........................................................- 16 2.3.1 Nguyên tắc chung về tính bền thang máy:..............................................- 16 2.3.2 Các trường hợp tính toán:.......................................................................- 17 2.3.3 Tính bền cabin:.......................................................................................- 19 2.4 Kiểm tra bền:.................................................................................................- 23 B- TÍNH BỀN CABIN THANG MÁY BẰNG SAP2000...................................- 25 3.1 Mô hình kiểm tra khung cabin:......................................................................- 25 3.2 Các trường hợp tính toán:..............................................................................- 26 3.2.1 Trường hợp chịu tải danh nghĩa:.............................................................- 26 3.2.2 Trường hợp khi cabin tập kết lên bộ hãm bảo hiểm và giảm chấn:.........- 28 3.2.3 Khi khám nghiệm kỹ thuật:....................................................................- 33 3.3 Kiểm bền:......................................................................................................- 36 C –ĐỐI TRỌNG:................................................................................................- 38 2.1 Cấu tạo chung:...............................................................................................- 39 2.2 Số tấm đối trọng:...........................................................................................- 40 Chương 3 :
BỘ TỜI THANG MÁY................................................................- 41 3.1 Tính và chọn cáp thép :.................................................................................- 42 3.2 Tính puly dẫn động và puly dẫn hướng:........................................................- 44 3.2.1 Puly dẫn động:........................................................................................- 44 3.2.2 Puly dẫn hướng:.....................................................................................- 44 3.2.3 Hình dạng rãnh puly:..............................................................................- 44 3.3 Kiểm tra điều kiện bám của cáp trên puly:....................................................- 46 1


3.3.1 Làm việc với tải danh nghĩa:..................................................................- 46 3.3.2 Làm việc với tải thử:..............................................................................- 48 3.3.3 Làm việc không tải:................................................................................- 49 3.4 Tính công suất động cơ:................................................................................- 50 3.4.1 Yêu cầu động cơ trang bị cho thang máy:...............................................- 50 3.4.2 Công suất động cơ:.................................................................................- 51 3.4.3 Bộ tời:.....................................................................................................- 51 Chương 4: HỆ THỐNG TREO CABIN VÀ ĐỐI TRỌNG.................................- 55 4.1 Nguyên lý hoạt động:....................................................................................- 55 4.2 Tính toán hệ thống treo:................................................................................- 56 4.2.1 Thanh kéo:..............................................................................................- 56 4.2.2 Lò xo:.....................................................................................................- 56 Chương 5:
BỘ GIẢM CHẤN...........................................................................- 59 5.1 Lực tác dụng lên bộ giảm chấn:.....................................................................- 60 5.2 Tính toán bộ giảm chấn lò xo:.......................................................................- 60 Chương 6: BỘ HÃM BẢO HIỂM VÀ BỘ HẠN CHẾ TỐC ĐỘ............................- 62 6.1 Bộ hãm bảo hiểm:.........................................................................................- 62 6.1.1 Cấu tạo:..................................................................................................- 62 6.1.2 Nguyên lý hoạt động:.............................................................................- 63 6.1.3 Tính toán thiết bị kẹp:.............................................................................- 63 6.1.4 Kích thước nêm:.....................................................................................- 66 6.2 Bộ hạn chế tốc độ:.........................................................................................- 67 6.2.1 Sơ đồcấu tạo và nguyên lý hoạt động:....................................................- 68 6.2.2 Cáp của cơ cấu khống chế tốc độ:..........................................................- 68 6.2.3 Puly :......................................................................................................- 69 6.2.4 Lực nén cần thiết của lò xo và lò xo giữ quả văng:................................- 69 6.2.5 Lò xo giữ quả văng:................................................................................- 70 6.3 Khối lượng đối trọng căng cáp của puly căng cáp:........................................- 72 Chương 7: DẪN HƯỚNG CABIN VÀ ĐỐI TRỌNG........................................- 73 7.1 Dẫn hướng cabin:..........................................................................................- 73 7.2 Tính toán ray dẫn hướng...............................................................................- 75 7.2.1 Các lực tác dụng lên dẫn hướng:............................................................- 75 7.2.2 Tính toán ứng suất nhiệt phụ được gây ra do sự kẹp cứng các dẫn hướng:..77 7.2.3 Độ mảnh của dẫn hướng:........................................................................- 78 Chương 8: CƠ CẤU ĐÓNG MỞ CỬA CABIN.................................................- 79 8.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:...................................................................- 79 8.1.1 Cấu tạo:..................................................................................................- 79 8.1.2 Nguyên lý hoạt động:.............................................................................- 79 8.2 Tính toán bộ phận dẫn động cửa:..................................................................- 80 Chương 9: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY......................................- 82 9.1 Hệ thống điều khiển thang máy:....................................................................- 82 9.1.1 Phân loại theovị trí các nút điều khiển:...................................................- 82 9.1.2 Phân loại theo nguyên tắc điều khiển:....................................................- 82 9.1.3 Phân loại theo hệ thống truyền động và điều khiển thang máy:..............- 82 9.2 Hệ thống điện:...............................................................................................- 84 -

2


9.3 Hệ thống điều khiển cho thang máy thiết kế:................................................- 85 9.3.1 Lưu đồ:...................................................................................................- 85 9.3.2 Thiết bị:..................................................................................................- 86 9.3.3 Sơ đồ điện:.............................................................................................- 87 9.3.4 Nguyên lý hoạt động:.............................................................................- 87 Chương 10:
LẮP ĐẶT, SỬ DỤNG VÀ BẢO DƯỠNG....................................- 89 THANG MÁY........................................................................................................- 89 10.1 Yêu cầu kỹ thuật và cách lắp ráp các cụm:..................................................- 89 10.2 Trình tự lắp ráp các cụm của thang máy:.....................................................- 89 10.2.1 Lắp ráp ray dẫn hướng cabin và đối trọng:...........................................- 89 10.2.2 Lắp ráp thiết bị giảm va đập cabin và dối trọng:...................................- 90 10.2.3 Lắp ráp bộ tời thang máy:.....................................................................- 90 10.2.4 Lắp ráp cabin:.......................................................................................- 90 10.2.5 Lắp ráp cửa tầng:..................................................................................- 91 10.3 Thử và điều chỉnh:.......................................................................................- 91 10.3.1 Thử không tải:......................................................................................- 91 10.3.2 Thử tải tĩnh:..........................................................................................- 91 10.3.3 Thử tải động:........................................................................................- 92 10.4 An toàn khi lắp đặt:.....................................................................................- 92 10.5 Sử dụng và bảo dưỡng thang máy:..............................................................- 92 KẾT LUẬN.............................................................................................................- 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................- 94 PHỤ LỤC................................................................................................................ - 95 -

3


Chương 1

Tổng quan về thang máy

Chương 1: ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI THANG MÁY
1.1 Tổng quan về thang máy:

a)

b)

Hình 1.1: Hình vẽ thang máy
Thang máy là một thiết bị nâng phục vụ những tầng xác định có cabin với kích
thước và kết cấu phù hợp để chở người và chở hàng, di chuyển theo các ray thẳng
đứng hoặc nghiêng không quá 150 so với phương thẳng đứng.
Các bộ phận chính của thang máy là:
- Cabin trong đó chứa người hoặc hàng hóa. Cabin chuyển động trên các
dẫn hướng thẳng đứng nhờ có các bộ guốc trượt lắp chặt vào cabin.
- Cáp nâng trên đó có treo cabin được quấn vào tang hoặc vắt qua puli dẫn
cáp của bộ tời nâng. Khi dùng puli dẫn cáp thì sự nâng cabin là do lực ma sát
giữa cáp và vành puli dẫn cáp. Trọng lượng của cabin và một phần trọng lượng
vật nâng được cân bằng bởi đối trọng treo trên các dây cáp đi ra từ puli dẫn cáp
hoặc từ tang (khi bộ tời có tang quấn cáp).
1


Chương 1

Tổng quan về thang máy

- Để an toàn, cabin được lắp trong giếng thang. Phần trên của giếng thang
thường bố trí buồng máy. Trong buồng máy có lắp bộ tời và các khí cụ điều
khiển chính (tủ phân phối, trạm từ, bộ hạn chế tốc độ…) Phần dưới của giếng
thang có bố trí các bộ giảm chấn cabin và giảm chấn đối trọng để cabin tập kết
trên đó trong trường hợp cabin di chuyển quá vị trí làm việc cuối cùng (khi
cabin ở vị trí giới hạn trên cùng thì đối trọng tập kết trên giảm chấn). Ở phần
trên cùng và dưới cùng của giếng thang có lắp các bộ hạn chế hành trình để hạn
chế
hành
trình
làm

việc
của cabin.
- Để tránh rơi cabin khi bị đứt cáp hoặc khi bị hỏng cơ cấu nâng, trên
cabin có lắp bộ hãm bảo hiểm. Trong trường hợp này thì thiết bị kẹp của nó sẽ
kẹp vào các dẫn hướng và giữ chặt cabin. Đa số trường hợp thì các bộ hãm bảo
hiểm được dẫn động từ một cáp phụ, cáp này vắt qua puli của bộ hạn chế tốc độ
kiểu ly tâm. Khi tốc độ cabin tăng cao hơn giới hạn nhất định thì bộ hạn chế tốc
độ sẽ phanh puli và làm dừng cáp phụ.
Việc mở máy thang máy được tiến hành bằng cách ấn lên tay đòn của khí cụ điều
khiển lắp trong cabin (ở thang máy điều khiển bằng tay đòn) hoặc bằng cách ấn lên nút
ấn của tầng tương ứng (ở thang máy điều khiển bằng nút ấn). Trong sự điều khiển
bằng tay đòn thì việc dừng cabin ở 1 tầng nhất định được tiến hành do người điều
khiển thang máy, còn điều khiển bằng nút ấn thì việc dừng cabin được tiến hành tự
động. Trong cả hai hệ thống đều có trang bị thêm những thiết bị phụ để dừng động cơ
khi gặp phải sự cố hoặc khi có khả năng bị mất an toàn trong sử dụng thang máy (khi
cửa cabin và cửa tầng đang mở, cabin đang được giữ bởi bộ hãm
bảo hiểm…)

2


Chương 1

Tổng quan về thang máy

1.2 Phân loại thang máy:
Thang máy được phân loại theo các nguyên tắc và đặc điểm sau:
1.2.1 Phân loại thang máy theo công dụng:
Theo tiêu chuẩn Việt nam TCVN: 5744-1993 tùy thuộc vào công dụng các thang
máy được phân thành 5 loại sau:

- Loại 1: Thang máy thiết kế cho việc chuyên chở người.
- Loại 2: Thang máy thiết kế chủ yếu để chuyên chở người nhưng có tính đến
hàng hóa mang kèm theo người.
- Loại 3: Thang máy thiết kế chuyên chở giường (băng ca) dùng trong các bệnh
viện.
- Loại 4: Thang máy thiết kế chủ yếu để chuyên chở hàng hóa nhưng thường có
người đi kèm theo.
- Loại 5: Thang máy điều khiển ngoài cabin chỉ dùng để chuyên chở hàng, loại
này khi thiết kế cabin phải khống chế kích thước để người không thể
vào được.
1.2.2 Phân loại thang máy theo phương pháp dẫn động:

a)
b)
Hình 1.2: Thang máy dẫn động điện có bộ tời đặt phía dưới.
a) Cáp treo trực tiếp vào cabin giếng thang
b) Cáp vòng qua đáy cabin
a/ Thang máy dẫn động điện:

3


Chương 1

Tổng quan về thang máy

Loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động cơ điện truyền qua hộp giảm tốc tới
puly ma sát hoặc tang cuốn cáp. Chính nhờ cabin được treo bằng cáp mà hành trình lên
xuống của nó không bị hạn chế.
b/ Dẫn đông nhờ xi lanh thủy lực:

a)

b)

Hình 1.3: Hình vẽ thang máy dẫn động bằng xi lanh thủy lực
Đặc điểm của thang máy này là cabin được đẩy từ dưới lên nhờ pittông- xylanh
thủy lực nên hành trình bị hạn chế. Hiện nay thang máy thủy lực với hành trình tối đa
là khoảng 18m, vì vậy không thể trang bị cho các công trình cao tầng, mặc dù kết cấu
đơn giản, tiết diện giếng thang nhỏ hơn khi có cùng tải trọng so với dẫn động cáp,
chuyển động êm , an toàn, giảm được chiều cao tổng thể của công trình khi có cùng số
tầng phục vụ, vì buồng máy đặt ở tầng trệt.
c/ Dẫn động nhờ vis-đai ốc:
Các trục vít được sử dụng trước đây trong các thang nâng ở xưởng máy là nhờ có
truyền đông cơ khí, do giá thành cao và hiệu suất thấp nên trong các thang nâng hiện
nay chúng rất ít được sử dụng. Chỉ sử dụng chủ yếu khi chiều cao nâng không lớn
(chẳng hạn như các thang nâng toa xe lửa)

4


Chương 1

Tổng quan về thang máy

Hình 1.4: Sơ đồ thang máy dẫn động bằng vis-đai ốc.
d/ Dẫn động nhờ khí nén
1.2.3 Theo vị trí đặt bộ tời:
Đối với thang máy điện: thang máy có bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang (hình
1.1 a, 1.1 b), đặt phía dưới giếng thang (hình 1.2a, 1.2b).

Đối với thang máy dẫn động cabin lên xuống bằng bánh răng thanh răng thì bộ
tời dẫn động đặt ngay trên nóc cabin.
Đối với thang máy thủy lực buồng máy đặt tại tầng trệt (hình 1.3a, 1.3b)
1.2.4 Theo hệ thống vận hành:
a/ Theo mức độ tự động:
- Loại nửa tự động
- Loại tự động
b/ Theo tổ hợp điều khiển:
- Điều khiển đơn
- Điều khiển kép
- Điều khiển theo nhóm
c/ Theo vị trí điều khiển:
- Điều khiển trong cabin
- Điều khiển ngoài cabin
- Điều khiển cả trong và ngoài cabin
1.2.5 Theo các thông số cơ bản:
a/ Theo tốc độ di chuyển của cabin:
- Loại tốc độ thấp

v < 1 m/s

- Loại tốc độ trung bình

v = 1 ÷ 2,5 m/s

- Loại tốc độ cao

v = 2,5 ÷ 4 m/s

- Loại tốc độ rất cao

v > 4 m/s

b/ Theo khối lượng vận chuyển của cabin:
5


Chương 1

Tổng quan về thang máy

- Loại nhỏ

Q < 500 kg

- Loại trung bình

Q = 500 ÷ 1000 kg

- Loại lớn

Q =1000 ÷ 1600 kg

- Loại rất lớn

Q > 1600 kg

1.2.6 Theo kết cấu các cụm cơ bản:
a/ Theo kết cấu của bộ tời kéo:
- Bộ tời kéo có hộp giảm tốc

a)

b)
Hình 1.5: Bộ tời

a) Có hộp giảm tốc

b) Không có hộp giảm tốc

- Bộ tời kéo không có hộp giảm tốc: thường dùng cho các loại thang máy
có tốc độ cao (v > 2,5 m/s).
- Bộ tời kéo sử dụng động cơ một tốc độ, hai tốc độ, động cơ điều chỉnh
vô cấp, động cơ cảm ứng tuyến tính (LIM – linear Induction Motor ).
- Bộ tời kéo có puly ma sát hoặc tang cuốn cáp để dẫn động cho cabin lên
xuống.
+ Loại có puly ma sát (hình 1.1 a, b) khi puly quay kéo theo cáp chuyển động là
nhờ ma sát sinh ra giữa rãnh ma sát puly và cáp. Loại này đều phải có đối trọng.
+ Loại có tang cuốn cáp, khi tang cuốn cáp hoặc nhả cáp kéo theo cabin lên hoặc
xuống. Loại này có hoặc không có đối trọng.
b/ Theo hệ thống cân bằng:
- Có đối trọng (hình 1.1a, 1.1 b)
- Không có đối trọng
- Có cáp hoặc xích cân bằng dùng cho những thang máy có hành trình lớn.

6


Chương 1

Tổng quan về thang máy

- Không có xích hoặc cáp cân bằng.
c/ Theo cách treo cabin và đối trọng:
- Treo trực tiếp vào dầm trên của cabin ( hình 1.1 b)
- Có palăng cáp (thông qua các puly trung gian) vào dầm trên của cabin
( hình 1.2 a, 1.2 b).
- Đẩy từ phía dưới đáy cabin lên thông qua puly trung gian.
d/ Theo hệ thống cửa cabin:
- Phương pháp đóng mở cửa cabin
+ Đóng mở bằng tay. Khi cabin dừng đúng tầng thì phải có người ở trong hoặc ở
ngoài cửa tầng mở và đóng cửa cabin và cửa tầng.
+ Đóng mở nửa tự động (bán tự động). Khi cabin dừng đúng tầng thì cửa cabin
và cửa tầng tự động mở, khi đóng phải dùng bằng tay hoặc ngược lại.
Cả hai loại này dùng cho các thang máy chở hàng có người đi kèm, thang chở
hàng không có người đi kèm hoặc thang máy dùng cho nhà riêng.
+ Đóng mở cửa tự động. Khi cabin dùng đúng tầng thì cửa cabin và cửa tầng tự
động mở và đóng nhờ một cơ cấu đặt ở cửa cabin. Thời gian và tốc độ đóng, mở điều
chỉnh được.
- Theo kết cấu cửa cabin:
+ Cánh cửa dạng cửa xếp lùa về một phía hoặc hai phía.
+ Cánh cửa dạng tấm (panen) đóng, mở bản lề một cánh hoặc hai cánh.
Hai loại cửa này thường dùng cho thang máy chở hàng có người đi kèm hoặc
không có người đi kèm. Hoặc thang máy dùng cho nhà riêng.
+ Cánh cửa dạng tấm (panen), hai cánh mở chính giữa lùa về hai phía. Đối với
thang máy có tải trọng lớn, cabin rộng, cửa cabin có bốn cánh mở chính giữa lùa về
hai phía (mỗi bên hai cánh). Loại này thường dùng cho thang máy có đối trọng đặt ở
phía sau cabin.
+ Cánh cửa dạng tấm (panen), hai hoặc ba cánh mở một bên, lùa về một phía.
Loại này thường dùng cho thang máy có đối trọng đặt bên cạnh cabin (thang máy chở

bệnh nhân).
+ Cánh cửa dạng tấm (panen), hai cánh mở lùa về hai phía trên và dưới (thang
máy chở thức ăn).
+ Cánh cửa dạng tấm (panen), hai hoặc ba cánh mở lùa về một phía trên. Loại
này thường dùng cho thang máy chở ôtô và thang máy chở hàng.
7


Chương 1

Tổng quan về thang máy
- Theo số cửa cabin:

+ Thang máy có một cửa.
+ Hai cửa đối xứng nhau.
+ Hai cửa vuông góc với nhau.
- Theo loại bộ hãm an toàn cabin:
+ Hãm tức thời, loại này thường dùng cho thang máy có tốc độ thấp đến 45 m/ph.
+ Hãm êm, loại này thường dùng cho thang máy có tốc độ lớn hơn 45 m/ph và
thang máy chở bệnh nhân.
1.2.7 Theo vị trí của cabin và đối trọng giếng thang:
- Đối trọng bố trí phía sau (hình 1.5 a)
- Đối trọng bố trí một bên (hình 1.5 b)
Trong một số trường hợp đối trọng có thể bố trí ở một vị trí khác mà không dùng
chung giếng thang với cabin.

a)

b)

Hình 1.6: Mặt cắt ngang giếng thang
a) Giếng thang có đối trọng bố trí phía sau
b) Giếng thang có đối trọng bố trí một bên
1.2.8 Theo quỹ đạo di chuyển của cabin:
- Thang máy thẳng đứng là loại thang máy có cabin di chuyển theo
phương thẳng đứng, hầu hết các loại thang máy đang sử dụng thuộc loại này.
- Thang máy nghiêng, là loại thang máy có cabin di chuyển nghiêng một
góc so với phương thẳng đứng.
- Thang máy zigzag, là loại thang máy có cabin di chuyển theo phương
zigzag.

8


Chương 1

Tổng quan về thang máy

1.3 Lựa chọn phương án thiết kế:
1.1.1 Đặc tính kỹ thuật của thang máy:
Thang máy được thiết kế trong luận văn có các đặc tính kỹ thuật sau:
-

Loại thang

:chở hàng có người áp tải.

-

Tải trọng

:500 kg

-

Tốc độ

-

Số điểm dừng :4

:0,63 m/ph

1.1.2 Phân tích các phương án và chọn lựa phương án thiết kế:
a/ Dẫn động bằng xilanh thủy lực:
Thường được sử dụng trước đây trong các thang máy chở người với độ cao nâng
lên đến 3-4 tầng. Loại này hiện nay ít được sử dụng vì có nhiều nhược điểm như giá
thành cao do các xi lanh thuỷ lực cần phải được chế tạo với độ chính xác rất cao, và do
xi lanh thủy lực trong thang máy làm việc với áp suất rất cao nên dễ bị rò rỉ dầu và đòi
hỏi cần phải bảo dưỡng thường xuyên. Thang máy được dẫn động nhờ xi lanh thủy
lực chỉ còn được sử dụng trong một số thang nâng chuyên dùng
cỡ nhỏ.
b/ Dẫn động bằng cáp:
Có hai loại: dùng tang cuốn cáp và puly dẫn cáp
Tang cuốn cáp: nhược điểm chính của bộ tời dùng tang cuốn cáp là
kích thước tang lớn ít phù hợp với chiều cao nâng lớn và thường bị đứt cáp
nâng trong trường hợp các bộ ngắt hành trình bị hỏng cabin đi ra khỏi vị trí giới
hạn trên cùng và đập vào trần giếng thang. Hiện nay được dùng rất hạn chế và
chỉ dùng cho thang máy chở hàng có chiều cao nâng không lớn và tải trọng
nâng lớn. Tuy nhiên, vì một lý do nào đó mà không thể sử dụng đối trọng trong

hệ thống truyền – dẫn động thang máy thì việc sử dụng bộ tời kéo dùng tang
cuốn cáp là tất yếu.
Puly dẫn cáp :bộ tời có puly dẫn cáp rất chắc chắn. Kích thướt của
nó thực tế không phụ thuộc vào chiều cao nâng. Trong nhiều trường hợp, puly
dẫn cáp có thể lắp côngxôn trên trục ra của hộp giảm tốc nên dễ dàng tháo lắp,
tốn ít công sức khi cần tháo lắp các puly bị mòn.
Bộ tời có puly dẫn cáp có thể đặt ở trên hoặc ở dưới.
+ Bộ tời đặt ở phía dưới: giảm được tiếng ồn phát sinh khi thang máy làm việc.
Nhưng sơ đồ này sẽ làm tăng tải trọng tác dụng lên giếng thang cũng như làm tăng
chiều dài cáp nâng và làm tăng số điểm uốn của cáp, làm cho cáp mau bị mòn. Do đó
9


Chương 1

Tổng quan về thang máy

kiểu bố trí bộ tời như thế này chỉ sử dụng trong những trường hợp khi mà buồng máy
không thể bố trí được ở phía trên giếng thang và khi có yêu cầu cao về cần giảm độ ồn
khi thang máy làm việc.

a)

b)

+ Bộ tời đặt ở trên:
phục
những
HìnhKhắc
1.6: Bộ

tời được
đặt phía
dướinhược điểm của loại thang mà buồng
máy đặt ở phía dưới như: tải trọng tác dụng lên toà nhà nhỏ hơn, chiều dài cáp ngắn
hơn, số puly ít hơn, do đó làm tăng hiệu suất truyền động và làm giảm bớt chi phí, vì
vậy trừ các trường hợp đặc biệt thì hầu hết các thang máy đều có buồng máy đặt ở phía
trên đỉnh giếng thang.

a)

b)

c)

d)

Hình 1.7: Bộ tời đặt phía trên
Với thang máy có bộ tời đặt ở trên thì có một số kiểu mắc cáp như (hình 1.7 a,
1.7 b, 1.7 c, 1.7 d)
Sơ đồ 1.7c là sơ đồ mắc cáp đơn giản nhất nhưng khi kích thướt cabin lớn thì khó
có thể bố trí theo dạng này, để khắc phục ta sử dụng sơ đồ 1.6d khi cần gia tăng
khoảng cách giữa cabin và đối trọng.
Sơ đồ 1.6e là sơ đồ mắc cáp dùng cho các thang máy có tải trọng nâng lớn vì
trong sơ đồ này cả cabin và đối trọng đều được treo trên hai nhánh cáp do đó ta sẽ
được lợi về lực, sẽ giảm được tải trọng tác dụng lên bộ tời của thang máy.
10


Chương 1

Tổng quan về thang máy

Sơ đồ 1.6f là sơ đồ dùng cho các thang máy có độ cao nâng trên 40-50 mét vì ở
độ cao nâng lớn như vậy thì trọng lượng của cáp nâng chiếm một phần đáng kể tải
trọng chung tác dụng lên thang máy do đó cần có thêm cáp cân bằng để trọng lượng
của chúng sẽ cân bằng với trọng lượng các cáp treo cabin và treo đối trọng.
Dựa vào việc phân tích ưu nhược điểm của các loại dẫn động thang máy trên,
đối với thang máy trong luận văn này ta nên sử dụng bộ tời có puly cuốn cáp, đặt ở
đỉnh giếng thang . Tải trọng Q = 500 kg không lớn lắm nên sử dụng sơ đồ mắc cáp
1.7b là thích hợp.

11


Chương 2

Kết cấu cabin và đối trọng

Chương 2:

KẾT CẤU CABIN VÀ ĐỐI TRỌNG

A - CABIN
2.1 Kết cấu cabin:
2.1.1 Kết cấu cabin:
Cabin là bộ phận mang tải của thang máy, cabin phải có kết cấu sao cho có thể
tháo rời nó ra thành từng bộ phận để có thể lắp đặt nó vào trong giếng thang. Theo cấu
tạo cabin gồm hai phần: kết cấu chịu lực (khung cabin) và các vách che tạo thành
buồng cabin.

1. Khung đứng

Hình 2.1 : Khung cabin
2. Khung ngang
3. Nêm

5. Hệ thống treo

6. Kẹp cáp

7. Hệ thống tay đòn

4. Guốc trượt
8. Thanh giằng

Khung cabin bao gồm khung đứng 1 và khung ngang 2 liên kết với nhau bằng
bulông. Khung đứng 1 được tạo thành từ hai thanh đứng chế tạo bằng thép góc đều
cạnh và dầm trên, dầm dưới chế tạo bằng thép dập hình chữ U. Khung ngang 2 được
chế tạo bằng thép góc đều cạnh, trên đó có lắp sàn cabin. Dầm trên của khung đứng
liên kết với hệ thống treo cabin 5, đảm bảo cho các cáp treo cabin có độ căng như
nhau. Cabin có kích thước lớn thì khung đứng và khung ngang liên kết với nhau bằng
thanh giằng 8. Trên khung cabin có lắp hệ thống tay đòn 7 và các nêm 3 của bộ hãm
bảo hiểm. Hệ tay đòn 7 liên hệ với cáp của bộ hạn chế tốc độ qua bộ phận kẹp cáp 6 để

12


Chương 2

Kết cấu cabin và đối trọng

tác động lên bộ hãm bảo hiểm dừng cabin tựa trên ray dẫn hướng khi tốc độ hạ cabin
vượt quá giá trị cho phép.
Tại đầu các dầm trên và dầm dưới của khung đứng có lắp các guốc trượt dẫn
hướng 4 để đảm bảo cho cabin chạy dọc theo ray dẫn hướng.
2.1.2 Xác định kích thước cabin::
Việc xác định kích thước cabin phải chú ý đến khả năng phục vụ, tính kinh tế. Do
đó kích thước cabin được xác định dựa vào tải trọng nâng và khả năng phục vụ. Thang
máy thiết kế trong luận văn này dùng để vận chuyển hàng hoá, với tải trọng không lớn
Q=500 kg, vận tốc v=0,63m/s, có người áp tải (chỗ cho người điều khiển có kích
thước khoảng mm, giữa cửa cabin và hàng hóa cần chừa một lối đi có bề rộng gần 400
mm) ta chọn thang máy có kích thước : rộng x sâu x cao = 1110 x 1400 x 2200 mm
( thông số kích thước tham khảo tại Công ty Thang máy Thiên Nam ). Chiều rộng cửa
ra vào là 800 mm và mở về một phía.
2.2 Tính khối lượng khung cabin:
1220

3000

3180

1280

1220

Hình 2.2 : Sơ đồ tính toán bộ khung cabin
Để tính toán bền cho khung cabin ta chọn sơ bộ trước kích thước của các thanh
thép, sau dó ta kiểm tra bền cho khung.
Dầm trên : chế tạo bằng thép dập gồm 2 dầm có tiết diện như hình 2.3

13


Chương 2

Kết cấu cabin và đối trọng

25

90

180

5

260
440

Hình 2.3 : Tiết diện dầm trên
Theo hình dạng tiết diện ta có:
A = 3900 mm2
Jx =20142500mm4

Vậy khối lượng dầm trên :
G = 3900.1280.7852.10-9 =39 kg
Dầm dưới : chế tạo bằng thép dập gồm hai dầm có tiết diện như hình 2.4

5

180

25

420

90

260
440

Hình 2.4 : Tiết diện dầm dưới
Theo hình dạng tiết diện ta có:
A =8100 mm2
Jx = 56087500 mm4

14


Chương 2

Kết cấu cabin và đối trọng

Vậy khối lượng dầm dưới :
G =8100.1280.7852.10-9 =81 kg
Thanh đứng : chế tạo bằng thép dập

80

5

260

Hình 2.5 : Tiết diện thanh đứng
Theo hình dạng tiết diện ta có:
A =1550 mm2
Sx =28125 mm3
yc =18 mm
Jx =972617 mm4

Vậy tổng khối lượng thanh đứng :
G =1550.3000.2.7852.10-9 =73 kg
Khung dưới : chế tạo bằng thép dập. Gồm 4 thanh thép U75x75x5 và 2 thanh
thép U60x40x5.

60

75

5

5

40

75
Hình 2.6 : Tiết diện các thanh khung dưới
A1 =725 mm2
G1 = 725.(1400+1120)..7852.10-9=14,8 kg
A1 =650 mm2
G1 = 650.1250.7852.10-9=6,5 kg

15


Chương 2

Kết cấu cabin và đối trọng

Khối lượng khung dưới :
G =2.G1 + 2.G2 =42,6 kg
Với sàn cabin ta dùng tole dày 3 mm. Do đó ta có khối lượng sàn cabin là:
Để bao che cabin ta dùng tole 2mm. Khối lượng vỏ bao che:
2.7852.10-9=143 kg
Đây là cabin chở hàng nên ta dùng loại cửa lùa về một phía , khối lượng cửa
khoảng 50 Kg
Vậy ta có khối lượng sơ bộ của ca bin là:
39 + 81 + 73 + 42,6 + 40 +143 + 50 =468,6 kg
Ngoài ra trên cabin còn có các thiết bị khác như các thanh giằng, guốc trượt,
nêm của bộ hãm bảo hiểm… nên khi tính toán ta lấy khối lượng cabin là 500Kg
2.3 Các trường hợp chịu lực khung cabin:
2.3.1 Nguyên tắc chung về tính bền thang máy:
Các chi tiết thang máy chia làm 2 nhóm:
 Nhóm các chi tiết luôn luôn làm việc trong thời gian thang máy hoạt động.
 Nhóm các chi tiết chỉ làm việc khi thang máy xảy ra sự cố.
Khi tính toán các chi tiết ở nhóm thứ nhất thì phải tính đến khả năng làm việc của
chúng trong các trường hợp sau:
-

Trường hợp 1: Tải danh nghĩa

-

Trường hợp 2: Khi cabin tập kết lên bộ hãm bảo hiểm và giảm

chấn.
Trường hợp 3: Thử tải thang máy để đưa vào sử dụng khi khám
nghiệm kỹ thuật (vượt tải 150÷200%)
-

Trường hợp 4: Cabin kẹt trên ray dẫn hướng.

Nguyên tắc chung tính bền thang máy dựa vào ứng suất cho phép
(2.1)
Trong đó:
 max - ứng suất lớn nhất tác dụng lên chi tiết

 

- ứng suất cho phép.
16


Chương 2

Kết cấu cabin và đối trọng

  n  - ứng suất nguy hiểm của vật liệu lấy theo giới hạn bền, giới hạn
mỏi hoặc giới hạn chảy trong từng trường hợp tính toán.
n- hệ số an toàn nhỏ nhất cho phép.
Vật liệu làm khung cabin:

Khung cabin được làm từ thép dập định hình. Thép dập định hình có ưu điểm
nhẹ, chịu nén, chịu uốn tốt và có thể chịu được lực phức tạp.
Vật liệu : CT3
2
Giới hạn chảy:  ch  240 N / mm
2
Giới hạn bền:  b  400 N / mm

2.3.2 Các trường hợp tính toán:
Trường hợp 1: Theo công thức 1.12[I] và 1.14[I]
Qt= Q.kđ

(2.2)

Gt= Gcab. kđ

(2.3)

Trong đó:
Qt - Tải trọng định mức Qt=500 (kg)
Gcab – khối lượng cabin Gcab =500 (kg)
a: gia tốc chuyển động của cabin a=1,5 (m/s2)
g: gia tốc trọng trường g=9,81(m/s2)
kđ: hệ số động, được xác định theo công thức 1.13[I]
Vậy :

Qt = 5000.1,15=5750 N
Gt = 5000.1,15=5750 N

Trường hợp 2: Xuất phát từ quy phạm an toàn đòi hỏi sự tăng quá tải của thang

máy lên 10% so với tải trọng nâng danh nghĩa. Trị số kđ tăng thêm 20 ÷30%
+ Cabin tập kết lên bộ hãm bảo hiểm được xác định theo công thức 1.15[I] và
1.14[I]
Qt= 1,1.Q.kđ

(2.4)

Gt= Gcab. kđ

(2.5)

Lực do nêm tác dụng lên khung cabin ở hai đầu dầm đứng:

17


Chương 2

Kết cấu cabin và đối trọng
(2.6)

Với:

kđ=1,15+1,15.0,3=1,495

Vậy:
Qt = 8223 N
Gt = 7475 N
+ Cabin tập kết lên bộ giảm chấn được xác định theo công thức 6.10[I]
Qt=1,1.Q.kđ = 11000 N

Gt= Gcab. kđ = 10000N
Trường hợp 3: Khi khám nghiệm kỹ thuật theo công thức 1.16[I] và 1.14[I]
Qt= Q.kqt
Gt= Gcab. Kqt
Với :
Vậy :

kqt –hệ số quá tải. Kqt=2 đối với thang máy có puli dẫn cáp.
Qt=10000 N
Gt=10000 N

Trường hợp 4: Khi cabin bị kẹt trên ray dẫn hướng.
Tải trọng được xác định theo momen lớn nhất trên puly dẫn cáp theo công thức
4.2[I].
Pmax =Qt + Gcab + Gcáp + W – Gđt =292,34 (kg) =2923,4 N
2.3.3 Tính bền cabin:
Trường hợp 1:
Dầm trên chịu tác động của 1 lực tập trung tại giữa dầm (Q t + Gt), dầm dưới
chịu tác dụng của Gt đặt giữa dầm và lực Qt đặt lệch khỏi giữa dầm 1 đoạn A/6.
Chuyển khung siêu tĩnh thành hệ thanh. Sơ đồ chịu lực của khung như hình

18


Chương 2

Kết cấu cabin và đối trọng
Qt+Gt

61027

3741027

61027

M1

M1
J1

H

(Nmm)
J2

J2
Gt Qt
A

M2

J3

12101

M2 12101

2846785
3050299

a)

b)

c)

Hình 2.7 : Sơ đồ tính toán của khung cabin trong trường hợp 1
a),b) – sơ đồ chịu lực

, c) – biểu đồ momen

Góc xoay và momen uốn tại đầu mút của thanh đứng và dầm trên hoặc dưới là
như nhau. Do đó:
Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm trên và ở đầu nút trên của dầm
đứng trái:
(2.7)
Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm dưới và ở đầu nút dưới của
dầm đứng trái:
(2.8)
Với Qt =5750N, Gt=5750N, J1 =20142500 mm4, J2 =972617 mm4, J3 =56087500
mm4, A=1280 mm, H=3000 mm. Thay số liệu vào 2 phương trình trên ta được:
M1= 61027 Nmm, M2 =-12101 Nmm
Trường hợp 2:
+ Cabin tập kết lên bộ hãm bảo hiểm:

19


Chương 2

Kết cấu cabin và đối trọng
M1

M1

15656

15656

J1

H

(Nmm)
J2

J2
Gt Qt

A

M2
P

J3

P

M2 32281

32281
3929424
4175641

Hình 2.8 : Sơ đồ tính toán của khung cabin trong trường hợp 2
a),b) – sơ đồ chịu lực

, c) – biểu đồ momen

Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm trên và ở đầu nút trên của dầm
đứng trái:
(2.9)
Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm dưới và ở đầu nút dưới của
dầm đứng trái:
(2.10)
Với Qt =8223N, Gt=7475N, P=7849N J1 =20142500 mm4, J2 =972617 mm4, J3
=56087500 mm4, A=1280 mm, H=3000 mm. Thay số liệu vào 2 phương trình trên ta
được:
M1= 15656 Nmm, M2 =32281 Nmm
+ Cabin tập kết lên giảm chấn:

20


Chương 2

Kết cấu cabin và đối trọng
7387138

Qt+Gt

M1 987138

M1

987138

H

J1

(Nmm)

J2

J2
Qt+Gt
A

453027
M2

M2

J3

453027

5946973
Hình 2.9: Sơ đồ tính toán của khung cabin trong trường hợp 2
a), b) – sơ đồ chịu lực

, c) – biểu đồ momen

Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm trên và ở đầu nút trên của dầm
đứng trái:
(2.11)
Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm dưới và ở đầu nút dưới của
dầm đứng trái:
(2.12)
Với Qt =11000N, Gt=10000N, P=21000N, J1 =20142500 mm4, J2 =972617 mm4,
J3 =56087500 mm4, A=1280 mm, H=3000 mm. Thay số liệu vào 2 phương trình trên ta
được:
M1= -7875 Nmm, M2 =-16238 Nmm
Trường hợp 3: Khi khám nghiệm kỹ thuật:

21


Chương 2

Kết cấu cabin và đối trọng
7387138

Qt+Gt
M1 987138

M1

987138

H

J1

(Nmm)

J2

J2
Qt+Gt

453027

A

M2

M2

J3

453027

5946973

Hình 2.10: Sơ đồ tính toán của khung cabin trong trường hợp 3
a), b) – sơ đồ chịu lực

, c) – biểu đồ momen

Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm trên và ở đầu nút trên của dầm
đứng trái:
(2.13)
Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm dưới và ở đầu nút dưới của
dầm đứng trái:
(2.14)
Với Qt =10000N, Gt=10000N, J1 =20142500 mm4, J2 =972617 mm4, J3
=56087500 mm4, A=1280 mm, H=3000 mm. Thay số liệu vào 2 phương trình trên ta
được:
M1= 987138 Nmm, M2 =-453027 Nmm
2.4 Kiểm tra bền:
Dầm trên: chỉ chịu uốn
Ứng suất lớn nhất sinh ra trong dầm được tính như sau:
(2.15)
Lấy số liệu trường hợp 3 để kiểm bền :
Do đó:
Ưng suất cho phép :
Với

(2.16)

 ch - giới hạn chảy  ch =240N/mm2

22